鋁合金的擠壓鑄造(共6頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上武 漢 紡 織 大 學(xué)材料成型論文姓名： 學(xué)號： 專業(yè)班級： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 2014年5月7日 專心-專注-專業(yè)擠壓鑄造鋁合金XXX（武漢紡織大學(xué)機(jī)械工程及其自動(dòng)化學(xué)院，湖北省洪山區(qū)魯巷紡織路1號，）摘要 隨著汽車、摩托車等現(xiàn)代化交通工具的高速發(fā)展，鋁合金鑄造產(chǎn)品存在著很大的空間。因此, 這幾十年來，鑄造鋁合金材料緊緊圍繞汽車、摩托車等現(xiàn)代交通運(yùn)輸工業(yè)發(fā)展的要求，研制開發(fā)具有高強(qiáng)、高韌、高耐磨、低漲縮、可焊接、可表面處理、抗腐蝕、抗疲勞、流動(dòng)性好的鑄造和壓鑄用鋁合金，以滿足汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、活塞、汽缸和輪毅及其他用途的需求。關(guān)鍵詞 擠壓鑄造；鋁合金；工藝特點(diǎn)；缺陷

2、預(yù)防和控制；發(fā)展應(yīng)用 擠壓鑄造在國內(nèi)外都已經(jīng)有很長的發(fā)展和應(yīng)用歷史。擠壓鑄造的理想狀態(tài)是能夠利用外部施加的壓力 ,使鑄件在整個(gè)凝固過程中保持型腔內(nèi)的流體部分能夠有效流動(dòng)，充分補(bǔ)充金屬液冷卻和凝固所帶來的內(nèi)部收縮，使鑄件整體獲得比高壓鑄造、重力鑄造、低壓鑄造等鑄造方法更加致密和均勻的組織，達(dá)到更優(yōu)的綜合性能 。目前，擠壓鑄造從裝備能力、工藝控制、生產(chǎn)效率、產(chǎn)品性能和應(yīng)用領(lǐng)域等方面都達(dá)到了較高的水平。先進(jìn)的擠壓鑄造系統(tǒng)不僅能夠生產(chǎn)性能等同于甚至優(yōu)于重力鑄造或低壓鑄造的產(chǎn)品，而且具備了跟普通壓鑄相媲美的規(guī)模生產(chǎn)效率和工藝控制能力。1 鑄造鋁合金按GB/T1173-1995標(biāo)準(zhǔn)，鑄造鋁合金代號由字母Z

3、”、“L”(它們分別是鑄”、“鋁的漢語拼音第一個(gè)字母)及其后的三個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字組成ZL后面第一個(gè)數(shù)字表示合金系列，其1234分別表示Al-Si, Al-Cu ,Al-Mg ,Al-Zn系列合金，ZL后面第二三兩個(gè)數(shù)字表示順序號優(yōu)質(zhì)合金在數(shù)字后面附加字母A”。1合金鑄造方法變質(zhì)處理代號為:S:砂型鑄造；J:金屬型鑄造；R:熔模鑄造；K:殼型鑄造；B:變質(zhì)處理。合金狀態(tài)代號為:F:鑄態(tài)；T1:人工時(shí)效；T2:退火；T4:固溶處理加自然時(shí)效；T5:固溶處理加不完全人工時(shí)效；T6:固溶處理加完全人工時(shí)效；T7:固溶處理加穩(wěn)定化處理；T8:固溶處理加軟化處理2 擠壓鑄造的工藝特點(diǎn)作為一種追求具有致密組織和

4、高性能的產(chǎn)品的特殊鑄造工藝 ,擠壓鑄造特別注重以下幾個(gè)方面 : 金屬液在澆注前必須得到有效凈化；采用厚大澆口和低速充填 ,避免金屬液在進(jìn)入型腔時(shí)發(fā)生劇烈噴濺 、強(qiáng)烈紊流 、對型腔壁或芯子形成直接沖擊；阻止充型過程中氣體和夾雜的卷入； 采用大流量排氣保證型腔內(nèi)氣體的有效排出 ,在必要時(shí)配備抽真空系統(tǒng)；在模具設(shè)計(jì)和模溫控制上盡量保證凝固的順序進(jìn)行和有效補(bǔ)縮 。3 擠壓鑄造鋁合金件金屬型鑄造的優(yōu)勢鋁合金件金屬型鑄造與其他一些鑄造方法（壓鑄低壓鑄造和砂型鑄造等）相比主要具有如下幾方面的優(yōu)勢：幾何尺寸和金相組織等綜合質(zhì)量好；較低壓及高壓鑄造工藝靈活，可生產(chǎn)較復(fù)雜鑄件；更有利于大批量生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化和

5、簡化維修；在同等生產(chǎn)規(guī)模下，與高低壓鑄造相比，鑄造設(shè)備和金屬型等工裝的一次性投資更低。54 擠壓鑄造工藝和模具的控制在工藝和模具的設(shè)計(jì)階段乃至鑄造過程中,需要根據(jù)產(chǎn)品的形狀、尺寸、組織、性能和熱處理等方面的要求 ,對各種因素進(jìn)行綜合平衡、合理控制 。4.1合金液控制對同一合金，擠壓鑄造的澆注溫度一般高于普通壓鑄，澆注溫度的設(shè)定還需要綜合考慮鑄件的形狀和復(fù)雜程度、給料方式和給料循環(huán)時(shí)間、料筒和模具的溫度控制等因素。在生產(chǎn)實(shí)踐中 ,一定不能使用保溫時(shí)間超過精煉時(shí)效的合金液。34.2 充型與排氣排渣相對于普通壓鑄而言 ,擠壓鑄造的內(nèi)澆口截面通常都比較厚大,流道的長度盡量縮短。一般情況下 ,在金屬液開

6、始通過內(nèi)澆口進(jìn)入型腔并充填至整個(gè)型腔（包括集渣包和排氣槽) 80 %100 %（該比例的確定與對象產(chǎn)品有關(guān)）的階段，可以采用相同的內(nèi)澆口速度,最后階段可以適當(dāng)加快沖頭速度 。4 4.3 組織均一性控制由于擠壓鑄件的壁厚一般遠(yuǎn)大于普通壓鑄件 ,為防止鑄件內(nèi)部關(guān)鍵部位出現(xiàn)收縮性缺陷、氧化皮或先期凝固金屬皮膜等割裂性缺陷、鑄件表層與內(nèi)部的組織不均一等缺陷 ,在工藝方面需要給予特別關(guān)注 。35 擠壓鑄造鋁合金典型缺陷我國在擠壓鑄件應(yīng)用普及方面存在著很多制約因素 ,嚴(yán)重制約著行業(yè)的發(fā)展。該內(nèi)容結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，就鋁合金擠壓鑄造中典型的缺陷特征和成因進(jìn)行分析。5.1孔洞類和組織不致密性缺陷5.1.1縮孔、縮松

7、與壓鑄件相比 ,擠壓鑄件一般具有更大的壁厚 ( 數(shù)十毫米以上) ,因此更容易發(fā)生縮孔和縮松,特別是在型腔與內(nèi)澆口相連處等厚大部位或最后凝固的部位 。5.1.2 氧化央渣與氣孔 因操作不當(dāng),鋁液進(jìn)人型腔時(shí)產(chǎn)生噴濺,形成氣泡被包裹在鑄件內(nèi)部,使金屬發(fā)生氧化,形成氧化夾渣當(dāng)鋁液中有大量體積小的氫氣時(shí),則會(huì)形成不規(guī)則小孔洞,多見于厚大砂型鑄件,急劇 降低鋁合金鑄件的物理、化學(xué)性能,導(dǎo)致產(chǎn)品組織性能不合格。105.1.3組織不致密性缺陷由于擠壓鑄件組織致密度不夠的缺陷可能引起擠壓鑄件的力學(xué)性能下降 15 %左右。在實(shí)際生產(chǎn)中，一般無法觀察到這種缺陷。5.2組織割裂性缺陷擠壓鑄造中由于內(nèi)澆口厚大 ,料筒內(nèi)

8、壁上先期凝固的皮膜和金屬液表面的氧化皮非常容易被卷入型腔 ,形成的典型組織割裂缺陷。5.3 表觀缺陷5.3.1冷隔由于擠壓鑄造的金屬液流動(dòng)速度很慢 ,而充型前金屬液充填澆道系統(tǒng)的速度更慢 ,因此當(dāng)沖頭速度切換成高速充填型腔之前 ,如果有少量金屬液進(jìn)入型腔 ,則會(huì)立即凝固 ,并與后續(xù)金屬液凝固后形成嚴(yán)重冷隔。5.3.2重皮重皮實(shí)際上是冷隔的一種 ,重皮是“ 平鋪” 在鑄件局部的表面 ,與內(nèi)部組織間沒有熔合成一體 ,厚度一般為15210mm。5.3.3粘模壁厚非常厚大的擠壓鑄件往往使型腔表面受高溫作用時(shí)間長 ,因而比一般壓鑄更容易發(fā)生粘模問題 。解決粘模問題的典型對策包括使用隔離作用更強(qiáng)的脫模劑、

9、提高脫模劑濃度、強(qiáng)化脫模劑噴涂、強(qiáng)化模具冷卻、使用更低的澆注溫度等。26 擠壓鑄造鋁合金材料的開發(fā)應(yīng)用我國的擠壓鑄造鑄件產(chǎn)量自 2000年超過美國后,成為世界第一鑄件生產(chǎn)大國。中國的鑄件產(chǎn)量連續(xù)以10%以上速度增長,現(xiàn)占世界鑄件總產(chǎn)量的 25%左右。以鑄件的材質(zhì)分類,灰鑄鐵占了一半,其次是球鐵鋁鎂鋅等有色合金占17%以上。近年來由于國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,對有色鑄造業(yè)起了促進(jìn)作用。6目前，世界上大約有10%的原鋁和85% 左右的再生鋁用于生產(chǎn)鋁合金鑄件。2010年世界的鋁及鋁合金鑄造產(chǎn)品已達(dá)220萬噸，其中壓鑄件占60% 以上,低壓鑄件和砂型鑄件各占20%左右, 年增長率為10%左右，我國的鋁合金

10、鑄造產(chǎn)品產(chǎn)量已達(dá)280萬噸。鋁合金鑄件和壓鑄件主要用于汽車、摩托車等交通運(yùn)輸工具；其次是電子、電器、家電和小五金；近年來，鋁合金由于密度低、比強(qiáng)度高、耐腐蝕好、易成形、成本低等優(yōu)點(diǎn) , 在航空、航天、兵器、船舶、電子等先進(jìn)武器裝備中廣泛應(yīng)用。8目前 ,世界汽車年產(chǎn)量7000萬輛左右,汽車保有量為8億輛，而我國2010年汽車產(chǎn)量已突破180萬輛,汽車保有量已超過80億萬輛。每輛汽車平均用鋁量工業(yè)發(fā)達(dá)國家為20千克,最高已達(dá)到380千克(轎車)，我國正在向150千克邁進(jìn)。如果按鋁合金鑄件和壓鑄件占汽車用鋁量的75%計(jì)算,那么汽車用鋁合金鑄造產(chǎn)品的數(shù)量是十分可觀的，可以說汽車的發(fā)展是鋁合金鑄造產(chǎn)品的

11、真正拉動(dòng)力。隨著汽車、摩托車等現(xiàn)代化交通工具的高速發(fā)展，鋁合金鑄造產(chǎn)品存在著很大的空間。因此, 這幾十年來，鑄造鋁合金材料緊緊圍繞汽車、摩托車等現(xiàn)代交通運(yùn)輸工業(yè)發(fā)展的要求，研制開發(fā)具有高強(qiáng)、高韌、高耐磨、低漲縮、可焊接、可表面處理、抗腐蝕、抗疲勞、流動(dòng)性好的鑄造和壓鑄用鋁合金，以滿足汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、活塞、汽缸和輪毅及其他用途的需求。77 鑄造鋁合金技術(shù)的未來發(fā)展鑄造鋁合金技術(shù)的發(fā)展過程中，有許多課題還尚待進(jìn)一步的研究和試驗(yàn)。未來鑄造鋁合金技術(shù)在發(fā)展方面主要從以下幾個(gè)方面展開： 傳感器和探測器的研究:在鑄造鋁合金工藝中，為了實(shí)現(xiàn)對各個(gè)環(huán)境要素的有效檢測，必須加強(qiáng)對傳感器和相應(yīng)探測器的研究； 加強(qiáng)對伺

12、服控制技術(shù)的研究和應(yīng)用:現(xiàn)代化的壓鑄機(jī)需要借助于精確的軟件編程來實(shí)現(xiàn)對各組件的有效管理和控制，系統(tǒng)中的偏差總是難以避免的，通過進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制，才能確保壓鑄過程處于最佳的狀態(tài)。 加強(qiáng)對鑄造模具的性能設(shè)計(jì)技術(shù):無論采用哪種壓鑄方式，都需要建立在高可靠性的模具基礎(chǔ)上，加強(qiáng)對壓鑄模具的性能提升，增強(qiáng)其使用壽命，設(shè)計(jì)出高性能的鑄造模具。總之，我國的鋁合金鑄造技術(shù)雖然已經(jīng)取得了一定的成績，但在自主創(chuàng)新的道路上還任重道遠(yuǎn)，只有不斷堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新，深入研究，從國際先進(jìn)技術(shù)出發(fā)，來加強(qiáng)生產(chǎn)實(shí)踐，從而真正推動(dòng)我國鋁合金鑄造技術(shù)的整體水平提升。9參考文獻(xiàn)1李平,王祝堂.汽車壓鑄及鑄造鋁合金B(yǎng).輕合金加工技術(shù). 2011(12):1-2.2劉六法,張彩平,翟春泉.鋁合金擠壓鑄件典型缺陷的預(yù)防和控制J.特種制造及有色合金.2008(06):442-444.3劉六法,翟春泉,王攀,張彩平.鋁合金擠壓鑄造的工程實(shí)踐J.特種鑄造及有色合金.2008(03):192-194.4軽合金生産技術(shù)教本編集部會(huì).生産技術(shù)M.軽合金鋳物.2000.5王長君.談對鋁合金件金屬型鑄造R.科技創(chuàng)新與應(yīng)用.2012.6翟春泉,劉六法,蔣海燕,姚真裔.鋁鎂合金鑄造生產(chǎn)過程中的勞動(dòng)保護(hù)與災(zāi)害控制M.特種鑄造及有色合金